用于求取排气催化器的填充水平的方法和计算单元与流程

本发明涉及一种用于求取第一排气催化器和第二排气催化器的填充水平的方法以及一种用于执行该方法的计算单元和一种计算机程序产品。

背景技术：

1、在汽油发动机中空气燃料混合物的不完全燃烧的情况下，除了氮气(n2)、二氧化碳(co2)和水(h2o)之外还排出多种燃烧产物，其中的碳氢化合物(hc)、一氧化碳(co)和氮氧化物(nox)在法律上受到限制。对于机动车适用的排气极限值通常仅可利用催化的排气后处理来遵守。通过使用三元催化器可以转化所提到的有害物成分。

2、在三元催化器中，hc、co和nox的同时高的转化率仅在化学计量运行点(λ＝1)附近的窄范围内、即所谓的“催化器窗口(katalysatorfenster)”内实现。

3、为了在催化器窗口内运行催化器，典型地使用λ调节，该λ调节基于催化器之前和之后的λ探测器的信号。为了调节催化器之前的λ值，利用λ传感器测量催化器之前的排气的氧含量。根据该测量值，所述调节校正来自混合物预控制的燃料量。为了更精确的调节，附加地利用另一λ探测器分析催化器之后的排气。该信号用于导向调节(führungsregelung)，该导向调节与催化器之前的λ调节叠加。作为催化器之后的λ探测器通常使用阶跃式λ探测器(sprung-lambdasonde)，其在λ＝1时具有非常陡的特性曲线并且因此可以非常精确地指示λ＝1。

4、除了通常仅调节出与λ＝1的小偏差并且设计得相对缓慢的导向调节之外，在与λ＝1的大偏差之后可以使用λ预控制，以便快速地重新达到催化器窗口，例如在具有进给切断的阶段之后(“催化器清除”)。

5、这种调节方案的缺点在于，其根据催化器之后的阶跃式λ探测器的电压较晚才识别出脱离催化器窗口。

6、基于催化器之后的λ探测器的信号来调节三元催化器的替代方案是调节催化器的平均氧气填充水平。由于无法测量该平均填充水平，因此只能对所述平均填充水平进行建模。在de 10 2016 222 418 a1中描述了对三元催化器的填充水平的基于模型的对应调节。在de 10 2018 208 683 a1中描述了对三元催化器的填充水平的基于模型的调节的预控制，在de 10 2018217 307a1中描述了基于模型来预测在具有非主动的(inaktiv)调节干预的阶段后重新使用时所需的预控制λ值。

技术实现思路

1、根据本发明，提出一种用于求取第一排气催化器和第二排气催化器的填充水平的方法以及一种计算单元和一种用于执行该方法的计算机程序产品。有利的构型是以下说明的主题。

2、根据本发明提出一种用于求取第一排气催化器和第二排气催化器的关于至少一种排气成分的填充水平的方法，所述第一排气催化器和第二排气催化器位于内燃机下游的排气系统中，所述第二排气催化器布置在第一排气催化器下游，所述方法包括：借助第一排气催化器上游的传感器检测所述排气系统的至少一个运行参数；借助第一计算规则基于所检测的至少一个运行参数求取第一排气催化器的填充水平；借助第二计算规则基于所求取的至少一个运行参数求取第一排气催化器和第二排气催化器的总填充水平；和将第二排气催化器的填充水平求取为总填充水平与第一排气催化器的填充水平之差。这一方面提供了这样的优点：基于传感器信号可以求取两个催化器的填充水平，另一方面可以使用相对简单的模型来求取填充水平，因为不需要第一催化器的合适的输出信号来求取第二催化器的填充水平。此外，消除了第一催化器上游和下游的信号的时间偏移的否则常见问题，这同样带来计算耗费的显著降低。

3、有利地，至少一个运行参数包括至少一种排气成分的λ值或物质量份额。因此，特别相关的参数可供用于求取催化器的填充水平。

4、尤其是，第一和第二计算规则可以分别包括积分器模型。这是一种特别简单和可靠的用于求取填充水平的方法。

5、尤其可以在这种积分器模型的范围内将所求取的运行参数关于时间进行积分，以便获得填充水平。根据具体选择的运行参数而定，该运行参数可以在积分之前还与其它参量进行计算。例如，必须将浓度值与体积或总质量进行计算，以便得到运输的物质量或质量，所述物质量或质量然后能够存入到催化器中。相反，浓度值本身不允许关于所存入的量的说明，因为在这种情况下会保持不考虑动态并且因此在例如排气停滞的情况下在浓度不为零时积分结果也会持续上升。

6、有利地，第一和第二计算规则分别考虑当前的排气温度和/或第一排气催化器或两个排气催化器的最大存储容量和/或考虑老化参数。尤其是，例如在高温下可以提高积分速度和/或根据温度来匹配积分上限(例如最大填充水平)。由此，可以显著提高填充水平求取精度，因为这些参数不仅对热力学平衡位置而且对排气成分的存储动力学都具有显著影响。

7、尤其是，至少一种排气成分包括氧气和/或氮氧化物和/或浓气体(fettgas)成分，尤其是由碳氢化合物和氨构成的一种或多种成分。这是特别相关的排气成分，所述排气成分一方面可以良好地存储在相应的催化器中，并且所述排气成分在排气中的含量另一方面也可以相对简单地确定。

8、优选地，该方法还包括：在使用输出传感器的情况下，求取排气系统在第二排气催化器下游的输出运行参数，并且基于该输出运行参数校正第一和/或第二计算规则。因此，当由输出运行参数得出该参数没有以足够的精度反映实际催化器特性时，可以匹配计算规则。

9、在此，输出运行参数优选能够包括排气成分的至少一个λ值和/或物质量份额和/或排气成分的浓度。这是可相对简单确定的并且同时是特别相关的参量，如已经解释的那样。

10、根据本发明的计算单元，例如机动车的控制器，尤其是在程序技术上设置为用于执行根据本发明的方法。

11、以具有用于实施所有方法步骤的程序代码的计算机程序或计算机程序产品的形式来实施根据本发明的方法也是有利的，因为这引起特别低的成本，尤其是当进行实施的控制器还被用于其他任务并且因此本来就存在时。最后，提供一种机器可读的存储介质，其具有如上所述的存储在其上的计算机程序产品。用于提供计算机程序产品的合适的存储介质或数据载体尤其是磁存储器、光学存储器和电存储器，例如硬盘、闪存、eeproms、dvds等。也可以通过计算机网络(互联网、内联网等)下载程序。在此，这样的下载可以通过有线连接或电缆连接或无线地(例如通过wlan网络、3g连接、4g连接、5g连接或6g连接等)进行。

12、本发明的其它优点和构型由说明书和附图得出。

技术特征：

1.一种用于求取第一排气催化器(122)和第二排气催化器(124)的关于至少一种排气成分的填充水平的方法(200)，所述第一排气催化器和所述第二排气催化器位于内燃机(110)下游的排气系统(120)中，所述第二排气催化器布置在所述第一排气催化器(122)下游，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中，所述至少一个运行参数包括所述至少一种排气成分的λ值或物质量份额。

3.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中，所述第一计算规则和所述第二计算规则分别包括积分器模型，所述积分器模型对所检测的至少一个运行参数关于时间进行积分。

4.根据权利要求3所述的方法(200)，其中，在确定积分速度和/或在确定积分上限时，所述积分器模型考虑排气温度和/或所述第一催化器(122)和所述第二催化器(124)关于所述至少一种排气成分的最大存储容量。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(200)，其中，所述第一计算规则和所述第二计算规则分别考虑当前的排气温度和/或所述第一排气催化器(122)或两个排气催化器(122、124)的最大存储容量和/或考虑老化参数。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(200)，其中，所述至少一种排气成分包括氧气和/或氮氧化物和/或浓气体成分，尤其是由碳氢化合物和氨构成的一种或多种成分。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(200)，包括：在使用输出传感器(123、127)的情况下求取(250)所述排气系统(120)在所述第一排气催化器(122)和/或所述第二排气催化器(124)下游的输出运行参数，并且基于所述输出运行参数校正所述第一计算规则和/或所述第二计算规则。

8.根据权利要求7所述的方法(200)，其中，所述输出运行参数包括排气成分的至少一个λ值和/或物质量份额和/或排气成分的浓度。

9.一种计算单元(130)，其设置为用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法(200)的所有方法步骤。

10.一种计算机程序产品，当在计算单元(130)上实施所述计算机程序产品时，所述计算机程序产品促使所述计算单元(130)执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法(200)的所有方法步骤。

11.一种机器可读的存储介质(132)，其具有存储在其上的根据权利要求10所述的计算机程序产品。

技术总结
本发明涉及一种用于求取第一排气催化器和第二排气催化器的关于至少一种排气成分的填充水平的方法，所述第一排气催化器和第二排气催化器位于内燃机下游的排气系统中，所述第二排气催化器布置在第一排气催化器下游，所述方法包括：借助第一排气催化器上游的传感器检测所述排气系统的至少一个运行参数；借助第一计算规则基于所检测的至少一个运行参数求取所述第一排气催化器的填充水平；借助第二计算规则基于所求取的至少一个运行参数求取所述第一排气催化器和所述第二排气催化器的总填充水平；和将所述第二排气催化器的填充水平求取为所述总填充水平与第一排气催化器的填充水平之差。此外，提出一种用于执行这种方法的计算单元和计算机程序产品。

技术研发人员：M·法伊
受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15